Los científicos de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) de Suiza han desarrollado un ánodo de grafeno dopado con sodio, que según dicen podría superar algunos de los problemas fundamentales para aumentar la capacidad de almacenamiento y la vida útil de las baterías de iones de sodio.
Las preocupaciones que rodean a muchos de los materiales encontrados en una batería típica de iones de litio han sido bien documentadas en los últimos tiempos, y los proveedores de baterías, fabricantes de vehículos y otros actores están trabajando con institutos de investigación en todo el mundo para desarrollar soluciones de almacenamiento que dependen de materiales más abundantes.
Una opción que ya ha visto una absorción comercial limitada en el segmento de almacenamiento estacionario es la tecnología de iones de sodio. Dado que el sodio es mucho más abundante que el litio, y el riesgo de incendio es mucho menor con esta química de batería, existen varias ventajas. Pero el sodio también tiene una densidad de energía mucho menor que el litio, que hasta ahora tiene una absorción limitada, particularmente en los segmentos de vehículos eléctricos y electrónicos de consumo, donde el tamaño físico de la batería es un factor decisivo.
Los científicos de EPFL dicen que su última investigación podría abrir nuevas vías para aumentar la capacidad de las baterías de iones de sodio. “El litio se está convirtiendo en un material crítico, ya que se usa ampliamente en teléfonos celulares y baterías de automóviles, mientras que, en principio, el sodio podría ser una alternativa mucho más barata y abundante”, dice Ferenc Simon, un científico visitante en el grupo de László Forró. en EPFL. “Esto motivó nuestra búsqueda de una nueva arquitectura de batería: grafeno dopado con sodio”.
Grafeno dopado con sodio
Uno de los desafíos para aumentar la capacidad de la batería de iones de sodio es el hecho de que las partículas de sodio no se intercalan muy bien en los electrodos de grafito comúnmente utilizados en las baterías de iones de litio. Al reemplazar el grafito con grafeno (ambos son formas de carbono, el grafito tiene una estructura cristalina mientras que el grafeno es una sola capa de átomos), pudieron dopar con éxito el material con sodio.
El grupo utilizó un proceso químico basado en amoníaco líquido como catalizador para impulsar la reacción, y pudieron producir material que consta de unas pocas capas de grafeno con alto contenido de sodio. Describen sus métodos en Ultralong Spin Lifetime en Light Alkali Atom Doped Graphene, publicado en ACS Nano.
El material también abre nuevas vías potenciales en el campo de la espintrónica, importantes en los transistores y las aplicaciones de almacenamiento de datos. Y aunque es un descubrimiento en una etapa muy temprana, los científicos que trabajan con EPFL confían en su potencial comercial. “Nuestro material puede sintetizarse a escala industrial y aún conserva sus excelentes propiedades”, dice Simon, autor principal del artículo.
Sin embargo, el grupo reconoce que aún queda mucho trabajo por hacer para desarrollar un dispositivo real que utilice esta tecnología. “Pero con el crecimiento casi exponencial de la demanda de baterías, el estudio abre posibilidades muy prometedoras para la innovación”, concluyen.
Noticia tomada de: PV Magazine / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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